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碳纤维复合材料船用螺旋桨可降低燃料消耗
2019-1-2    来源:中国塑料机械工业协会

 《中国塑机》援引外媒报道,法国的一家大型热塑性及热固性复合材料零件模具设计制造商Loiretech公司与法国国防采购局(DGA)Mecafrance公司和法国海军集团(Naval Group)合作,开发了一种由碳纤维环氧热固性复合材料制成的船舶螺旋桨。其目的是在工业规模上开发和生产该螺旋桨,减少对环境的影响并降低能耗(约15%)。

该合作项目于20164月开始,由Mecafrance公司为机械侧进行数字化与计算,法国海军集团(Naval Group)为流体动力侧进行计算,目的为比金属螺旋桨轻两倍的碳纤维复合材料螺旋桨进行尺寸测量。运转中的螺旋桨会承受很大的机械载荷,因此提升设计理念、生产技术和表面处理技术是十分必要的。

环氧复合材料叶片采用单次树脂传递模塑工艺(RTM)分别模塑成型(最厚达30mm)。带有活动芯的三件式工具用于容纳刀片底部切口。在加工过程中,混合头处有三巴压力,树脂于60℃固化。刀片分别连接到二次注塑成型的金属轮毂上。

根据Loiretech公司的说法,在设计方面,使用复合材料具有诸多优势。例如,五个刀片可以分别单独移除以进行维护。此外,螺旋桨被模制成网状,无需修整和铣削等后处理,消除了其可能会存在湿气的隐患。此外,通过叶片的设计以及在叶片上应用特殊涂层,可以减少尾缘空化,从而降低噪音水平,同时叶片柔性引发的流体动力变形有助于提高燃料经济性以及降低噪音。低噪音对军事应用具有积极影响。

AML航运公司用其直径为1.1米的新复合螺旋桨取代了其中一艘船上的金属螺旋桨,并在20183月进行了一次海上试航,目的是使其承受高强应变。在Bureau Veritas认证机构的支持下,在船舶最大功率下的数次机动检验了复合螺旋桨的内在质量。在该试验结束时,螺旋桨的外观未见明显异常。

该项目将继续优化螺旋桨功能及制造过程,以实现商业化生产。Loiretech公司指出,虽然低批量生产复合螺旋桨的成本很高,但在30-50片叶片的生产水平下,它们就变得比较合算了,如果再加上能将燃油经济性提高15%的潜力,其商业前景看起来是乐观的。(北京化工大学靳宇编译)

 
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